Die em-Wellen sollen die Schwingungen des elektrischen und magnetischen Feldes senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung der Welle und damit quer sein.
Betrachten Sie jedoch ein geladenes Teilchen, das entlang der x-Achse ohne Bewegung entlang der y- und z-Achse schwingt. Es sei bei O. Betrachten Sie einen Punkt P, an dem wir das elektrische Feld aufgrund der Ladung betrachten. Wenn sich das Teilchen von O nach A bewegt, steigt das elektrische Feld bei P an. Und wenn es von O nach B geht, nimmt das elektrische Feld bei P um den gleichen Betrag ab. Da sich das geladene Teilchen in SHM befindet, variiert das elektrische Feld bei P sinusförmig. Das sich ändernde elektrische Feld ist jedoch auch in Richtung der X-Achse. Und die Welle breitet sich auch in diese Richtung aus. Es kommt also in Längsrichtung heraus. Da die Änderung des Magnetfelds jedoch senkrecht zum elektrischen Feld erfolgt, erfolgt sie auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Die Welle sollte also teilweise in Längsrichtung und teilweise in Querrichtung sein. 
Kommentare
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- Diese Aussage ist nicht korrekt: " it (Magnetfeld) ist auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Die Welle sollte also teilweise in Längsrichtung und teilweise in Querrichtung sein. " aufgrund der Symmetrie. Aufgrund der Symmetrie gibt es keine Vorzugsrichtung senkrecht zur X-Achse, auf die das Magnetfeld zeigen kann.
Antwort
Sie haben Recht mit der Beobachtung der elektrischen und magnetischen Felder an einem Punkt P. Dies ist jedoch eine Betrachtung des sogenannten Nahfelds einer oszillierenden Ladung. Das Nahfeld stellt kein sich frei ausbreitendes elektromagnetisches Feld dar. Um das sich frei ausbreitende (Fernfeld-) elektromagnetische Feld zu erhalten, müssen Sie Abstände berücksichtigen, die viel größer sind als die Wellenlänge, die der Schwingungsfrequenz entspricht. Dann werden Sie sehen, dass sich das Ausbreitungsfeld befindet transversale EM-Wellen.
Hinweis später hinzugefügt: Unabhängig von der Entfernung fällt das Nahfeld (elektrisch und magnetisch) als $ 1 / r ^ 2 $ und das Fernfeld als $ 1 / r $ ab, was der Ausbreitung entspricht elektromagnetische Felder. Soweit weit genug von der Quelle entfernt, dominiert das Fernfeld.
Wenn Sie sich das elektrische Feld ansehen, das aus dem Lienard-Wiechert-Potential abgeleitet ist (siehe Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Liénard –Wiechert_potential) einer Punktladung, die sich in x-Richtung bewegt (beschleunigt), gibt es in jeder Entfernung nur eine Nahfeldkomponente in x-Richtung und keine Fernfeldkomponente. Insbesondere gibt es kein transversales elektrisches oder magnetisches Feld.
Kommentare
- aber im Prinzip könnte der Punkt P so weit sein, wie wir wollen …
- Ja, aber es wird keine EM-Welle in x-Richtung emittiert denn dies ist die Richtung der Ladungsschwingung. Sie müssten dort auch verzögerte Potentiale für das elektrische Feld verwenden.
- Aber warum wird die Welle nicht entlang der x-Achse emittiert.
- Ihre Antwort ist nicht falsch, aber ich nicht Denken Sie, Ihr Argument ist richtig, weil die Frage nichts enthält, was darauf hindeutet, dass sich P im Nah- oder Fernfeld befindet.
- @ZeroTheHero – Unabhängig von der Entfernung fällt das Nahfeld (elektrisch und magnetisch) als $ 1 / ab. r ^ 2 $ und das Fernfeld, das sich ausbreitenden elektromagnetischen Feldern entspricht, zerfallen als $ 1 / r $. Wenn Sie das elektrische Feld betrachten, das aus dem Lienard-Wiechert-Potential einer Punktladung abgeleitet ist, die sich in x-Richtung bewegt (beschleunigt), gibt es in jeder Entfernung nur eine Nahfeldkomponente in x-Richtung und keine Fernfeldkomponente. (Siehe Wikipedia) Insbesondere gibt es kein transversales elektrisches oder magnetisches Feld. Dies beantwortet die Frage des OP!
Antwort
Wenn ich Ihre Geometrie richtig verstanden habe, können Sie habe eine Verwirrung um die Sprache.
Das von Ihnen beschriebene System sendet entlang der Bewegungsachse keine „elektromagnetische Strahlung “ aus. Das ist es, was im Allgemeinen gemeint ist, wenn von „elektromagnetischen Wellen“ gesprochen wird: Die „Wellen“ rufen etwas hervor, das sich weit von seiner Quelle entfernen kann.
Ja, es gibt E (entlang der Achse) und B (um die Achse) Achse) Felder dort, aber sie sind nicht das, was Menschen meinen, wenn sie sich auf „elektromagnetische Strahlung“ beziehen: Sie sind nicht Radio, Licht usw.
Formal liegt dies daran, dass die Felder am fernen Punkt liegen fallen ab wie $ 1 / r ^ 2 $, was wiederum passiert, weil sie nur auf das Quellpartikel zurückzuführen sind.
Wenn Felder in der richtigen EM-Wellenkonfiguration erstellt werden, verstärken sie sich selbst: Die Felder in der Ferne werden von Feldern in der Ferne bezogen und somit verstärkt, sodass sie nur als $ 1 / r abfallen $, also durch freien Raum reisen.Das nennen wir Strahlung und bilden die übliche Vorstellung von elektromagnetischen Wellen.